УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ Российский патент 2000 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к наземной электроразведке методом вызванной поляризации.

Предлагаемое устройство для геоэлектроразведки не имеет зарубежных аналогов. Из отечественных наиболее близким аналогом заявленного изобретения является устройство для реализации способа измерения параметров вызванной поляризации по спаду тока в заземленной питающей линии, содержащее генератор прямоугольных импульсов тока, последовательно соединенный с датчиком тока и электродами; измеритель, подключенный к датчику тока. Причем в схеме устройства предусмотрены неполяризующиеся электроды и применение потенциальной электроразведочной установки (SU 1104455 A, кл. G 01 V 3/08. Oпубл. 23.07.84, бюл. N 27).

Перечисленные выше признаки аналога, за исключением конструкции электродов и электроразведочной установки, совпадают с существенными признаками заявленного изобретения. Однако они недостаточны для получения требуемого технического результата - расширения арсенала более совершенных производительных и рентабельных автоматизированных технических средств для геоэлектроразведки рудного направления, и в частности для решения задачи создания устройства, позволяющего впервые осуществить высокопроизводительную, автоматизированную наземную непрерывную съемку вызванных потенциалов на импульсном токе в движении с одновременной синхронной спутниковой топопривязкой пунктов и маршрутов измерений. Причины, препятствующие получению требуемого технического результата с известным устройством, следующие. В схеме устройства отсутствуют технические элементы с определенными связями, без которых в движении невозможно осуществить автоматизацию и синхронизацию непрерывных процессов измерения геофизических и навигационных параметров, а предусмотренные в схеме неполяризующиеся электроды не обеспечивают при движении хорошие малоизменяющиеся во времени контакты с поверхностным слоем земли. Кроме того, в аналоге отсутствует механический тягловый элемент (например, гусеничные транспортные средства), необходимый для повышения производительности измерений за счет увеличения скорости передвижения электроразведочной установки; также в схеме аналога применена потенциальная электроразведочная установка, в которой "одно заземление линии перемещается по профилю..., второе заземление ... остается неподвижным". В зависимости от скорости передвижения одного из электродов неравномерно изменяется как число витков провода питающей линии на разматывающейся (сматывающейся) катушке, так и длина этой линии. Возникающие при этом трудно учитываемые электродинамические помехи (индукционные, емкостные), искажающие измеряемые параметры ВП, ограничивают применение такой электроразведочной установки. В предлагаемом устройстве применена электроразведочная установка, в которой оба электрода перемещаются на фиксированном друг от друга расстоянии, без использования катушки, что существенно снижает влияние электродинамических эффектов на точность измерений параметров ВП в движении.

Цель изобретения - получение указанного выше технического результата путем устранения причин, препятствующих его получению.

Сущность предлагаемого устройства для геоэлектроразведки, реализующего способ измерения вызванной поляризации по спаду тока в заземленной питающей линии, пропускаемого в режиме коротких (десятки миллисекунд) однополярных периодических прямоугольных импульсов, заключается в том, что в него включена совокупность следующих, определенным образом между собой связанных технических элементов (фиг. 1): генератор прямоугольных импульсов тока 1, выход которого через датчик тока 2 соединен с электродами-заземлителями 3; измеритель 4, подключенный к датчику тока; спутниковый приемник 5 и ЭВМ 6, причем выходы измерителя и спутникового приемника подключены к ЭВМ, а в качестве электродов-заземлителей использованы гусеницы транспортных средств.

Отличительными признаками от наиболее близкого аналога являются новые технические элементы (ЭВМ, спутниковый приемник), их связи между собой и измерителем, а также линейная форма и конструктивное выполнение электродов-заземлителей в виде гусениц транспортных средств.

В настоящее время при региональных геофизических работах рудного направления наземная электроразведка методом ВП, являющаяся наиболее эффективной при оценке рудоносности территорий, практически не применяется. Главной причиной, ограничивающей применение метода ВП на этой стадии работ при использовании традиционных устройств, не обеспечивающих автоматизированность и синхронность по времени процессов наземной съемки ВП и навигационного обеспечения, является их низкая производительность и высокая стоимость. Наиболее значимый положительный технико-экономический эффект ожидается получить, применяя предлагаемое устройство для геоэлектроразведки при региональных геофизических работах рудного направления, предназначенных для обеспечения мелко-, среднемасштабных государственных геологических съемок (ГГС) и геологического доизучения площадей (ГДП). С применением предлагаемого устройства для геоэлектроразведки ожидается повышение производительности и рентабельности не только мелко-, среднемасштабных, но и крупномасштабных наземных, а также водных съемок методом ВП.

На фиг. 1 приведена схема реализации устройства; на фиг. 2 - карта вызванной поляризации, полученная с устройством на одном из рудных месторождений Восточного Забайкалья.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления устройства для геоэлектроразведки.

Опытный макет устройства для геоэлектроразведки в своей конструкции имеет следующие необходимые и достаточные технические элементы и связи (фиг. 1): генератор прямоугольных импульсов тока 1, выход которого через датчик тока 2 соединен с электродами-заземлителями 3; измеритель 4, подключенный к датчику тока, ЭВМ 6 и спутниковый приемник 5, причем выходы измерителя и спутникового приемника подключены к ЭВМ. Для улучшения контактов электродов-заземлителей с поверхностным слоем земли, что необходимо для понижения уровня и дисперсии переходных сопротивлений, повышения полезных сигналов и точности измерений, в качестве электродов-заземлителей применялись гусеницы транспортных средств (вездеходов, тракторов).

Опытный макет устройства для геоэлектроразведки работает следующим образом. От источника постоянного тока (от блока аккумуляторов) на вход генератора 1 подается постоянное напряжение, которое генератором преобразуется в сигналы прямоугольной формы со скважностью 2 и длительностью импульса 12,8 мс. Такое преобразование осуществляется путем подачи тактирующего сигнала, вырабатываемого измерителем 4, на электронный ключ генератора. Поляризующие импульсы тока, поступающие с выхода этого генератора, подаются на электроды-заземлители 3 через датчик тока 2, представленный низкоомным (единицы-десятки Ом) измерительным резистором, с выводов которого снимаются регистрируемые измерителем 4 сигналы.

Измеритель, представленный компьютеризированным прибором конструкции ЗабНИИ "Чара-3", позволяет по измеренному сигналу, накапливаемому в течение 1-1,5 с, рассчитать и сохранить в своей электронной памяти измеренные во временном интервале (от 0,1 до 12,8 мс) параметры ВП (UПР, hk, Sk, R, где UПР - потенциал пропускаемого в импульсе тока, hk - кажущаяся поляризуемость, Sk - кажущаяся скорость спада ВП, R - переходное сопротивление электродов-заземлителей) и время измерения. Накопленные данные передаются на бортовую ЭВМ 6. Синхронно с регистрацией параметров вызванной поляризации в автоматизированном режиме осуществляется спутниковая топопривязка пунктов и маршрутов этих измерений с помощью спутникового приемника 5. Цифровой код, передаваемый тремя-шестью спутниками, принимается компактной антенной, располагающейся на крыше одного из двух гусеничных транспортных средств, и подается на вход спутникового приемника, который рассчитывает координаты и передает их на бортовую ЭВМ каждые 2 с. Транспортные средства, гусеницы которых выполняют функции электродов-заземлителей 3, располагаются друг от друга на расстоянии, зависящем от требуемой глубинности исследования.

С помощью программного обеспечения производится обработка полученных данных на бортовой ЭВМ, и в течение 15-30 мин получаются результирующие документы в виде топографически привязанных планов изолиний и графиков измеренных параметров ВП.

В качестве примера, подтверждающего работоспособность заявляемого устройства для геоэлектроразведки, на фиг. 2 приводятся результаты апробации опытного макета этого устройства для осуществления среднемасштабной наземной съемки вызванной поляризации по спаду тока в движении с одновременным автоматизированным процессом плановой топопривязки маршрутов измерений по сети проезжих дорог на площади Кручининского титано-магнетитового месторождения Восточного Забайкалья. Месторождение представлено габбро-пироксенитовым комплексом с обильной вкрапленностью титано-магнетита, вмещающим массивные апатит-титано-магнетитовые руды.

При съемке ВП СТ в качестве электродов-заземлителей использовались гусеницы двух тракторов, двигавшихся друг за другом на расстоянии 30 м, со скоростью 5 км/ч. Как видно из фиг. 2, разведанные участки концентрации вкрапленных и массивных руд (N 1 и N 2) фиксируются интенсивными (более 20%) аномалиями ВП.

Изобретение предназначено для осуществления высокопроизводительной автоматизированной наземной съемки вызванных потенциалов, измеряемых по спаду тока в заземленной питающей линии, в движении с автоматизированным процессом, синхронной спутниковой топопривязкой пунктов и маршрутов измерений. Устройство содержит генератор прямоугольных импульсов тока, выход которого через датчик тока соединен с электродами-заземлителями, измеритель, подключенный к датчику тока, ЭВМ и спутниковый приемник. Выходы измерителя и спутникового приемника подключены к ЭВМ. В качестве электродов-заземлителей использованы гусеницы транспортных средств. 2 ил.

Устройство для геоэлектроразведки, которое реализует способ измерения параметров вызванной поляризации по спаду тока в заземленной питающей линии и содержит генератор прямоугольных импульсов тока, выход которого через датчик тока соединен с электродами-заземлителями, измеритель, подключенный к датчику тока, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит ЭВМ и спутниковый приемник, причем выходы измерителя и спутникового приемника подключены к ЭВМ, а в качестве электродов-заземлителей использованы гусеницы транспортных средств.